Износ и изнашивание.
Износ – это изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия или инструмента вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия при трении и других процессах.
Износ и изнашивание:
Изнашивание – это процесс отделения материала с поверхности твердого тела и (или) увеличения его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.
Причины изнашивания и соответственно износа могут быть механическими (например, трение) или химическими (например, коррозия).
Результат изнашивания, определяемый в установленных единицах, называется износом. Значение износа может выражаться в единицах длины, объема, массы и др.
Износ – это изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия или инструмента вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия при трении и других процессах.
Износ приводит к снижению функциональных качеств изделий, к разрушению материала, из которого изготовлено изделие и (или) к потере их потребительской ценности.
Износ деталей и узлов машин зависит от условий трения, свойств материалов и их конструкции, типа нагрузки и типа движения трущихся деталей, температура, условия внешней среды, наличие смазки.
Износ имеет большое экономическое значение. По оценкам специалистов, один только абразивный износ составляет 1-4% валового национального продукта промышленно развитых стран. Большинство машин (85-90 %) выходит из строя по причине износа деталей.
Свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания, называется износостойкость.
Изучением износа и связанных с ним процессов занимается раздел физики, который называется трибологией.
Для измерения износа используют такие категории, как скорость изнашивания и интенсивность изнашивания.
Скорость изнашивания – это отношение значения износа к интервалу времени, в течение которого он возник. Различают мгновенную (в определенный момент времени) и среднюю скорость изнашивания (за определенный интервал времени).
Интенсивность изнашивания – это отношение значения износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или объему выполненной работы. При этом единицу объема выполненной работы выбирают в каждом отдельном случае. Различают мгновенную и среднюю интенсивности изнашивания.
Виды изнашивания:
По условиям внешнего воздействия на поверхностный слой различают следующие виды и подвиды изнашивания:
Механическое изнашивание – изнашивание в результате механических воздействий.
Коррозионно-механическое изнашивание – изнашивание в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой.
Абразивное изнашивание – механическое изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или твердых частиц. Абразивный износ возникает, когда твердая шероховатая поверхность скользит по более мягкой поверхности.
Гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание – изнашивание поверхности в результате воздействия потока жидкости (газа).
Гидроабразивное (газообразное) изнашивание – абразивное изнашивание в результате действия твердых тел или твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости (газа). Соударяющиеся частицы постепенно удаляют материал с поверхности путем многократных деформаций и режущих воздействий. Скорость изнашивание зависит от ряда факторов. Характеристики материала частиц, такие как их форма, твердость, скорость удара и угол соударения, являются основными факторами наряду со свойствами разрушаемой поверхности.
Усталостное изнашивание – механическое изнашивание в результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя. Усталостное изнашивание возникает вследствие усталостного разрушения поверхностного слоя материала при многократном (цикличном) действии нагрузки, приводящем к цикличному зарождению и цикличному распространению внутри сильно деформированного слоя трещин, преимущественно параллельных поверхности, которые вызывают отделение в форме тонких чешуек материала. Эти микротрещины представляют собой либо поверхностные, либо подповерхностные трещины. Усталостное изнашивание может происходить как при трении качения, так и при трении скольжения.
Кавитационное изнашивание – механическое изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, что создает местное высокое ударное давление или высокую температуру. Кавитационное изнашивание заключается в разрушении поверхности твердого тела под действием ударов газовых пузырьков, образующихся в обтекающем изделие высокоскоростном потоке жидкости при перепадах давления. Кавитации подвержены гребные винты, лопасти и камеры проточного тракта гидротурбин, рабочие колеса и камеры различных гидромашин. Наличие коррозионной среды и абразивных частиц ускоряет процесс кавитационного изнашивания.
Изнашивание при заедании – изнашивание в результате схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность.
Окислительное изнашивание – коррозионно-механическое изнашивание, при котором преобладает химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой.
Изнашивание при фреттинге – механическое изнашивание соприкасающихся тел при колебательном относительном микросмещении (малых колебательных перемещениях с амплитудой от 0,025 мкм). Микросмещения соединённых поверхностей и соприкасающихся тел происходят вследствие деформаций деталей в условиях нагружения и вибраций, сопровождающих работу машин и оборудования. Фреттинговое изнашивание возникает, например, в заклёпочных, резьбовых, шлицевых, шпоночных и штифтовых соединениях в условиях нагружения и вибраций.
Изнашивание при фреттинг-коррозии – коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях.
Электроэрозионное изнашивание – эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока.
Виды износа:
Различают следующие виды износа:
Предельный износ – износ, соответствующий предельному состоянию изнашиваемого изделия или его составной части.
Допустимый износ – значение износа, при котором изделие сохраняет работоспособность. Допустимый износ меньше предельного износа.
Местный износ – износ на отдельном участке поверхности трения.
Этапы изнашивания (износа):
Изнашивание деталей, узлов и механизмов происходит в три этапа:
Первая стадия или период обкатки – этап, когда поверхности деталей, узлов и механизмов приспосабливаются друг к другу, при этом скорость износа может варьироваться от высокой до низкой.
Второй этап, при котором может наблюдаться устойчивый процесс износа. На данный этап приходится большая часть срока службы деталей, узлов и механизмов.
Третий этап или период старения – этап, когда поверхности подвергаются быстрому разрушению из-за высокой скорости износа.
Источник: ГОСТ 27674-88 Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения.